aks-plun

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Теплотехника и гидравлика"

ИСПЫТАНИЯ АКСИАЛЬНО-ПЛУНЖЕРНОГО

НАСОСА

Методические указания к лабораторной работе

РПК "Политехник" Волгоград 2005

УДК 621.85

Испытания аксиально-плунжерного насоса: Методические указания к лабораторной работе / Сост. Е.А. Дьячков, В.Д. Зорин, К.В. Приходьков: Волгоградский гос. тех. ун-т. – Волгоград, 2004. – 13 с.

Излагаются цели и содержание лабораторной работы, описана установка по исследованию регулируемого аксиально-плунжерного насоса, применяемого в гидравлических системах машин.

Ил. 4. Табл. 1. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент С.Г. Телица.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного университета.

© Волгоградский государственный технический университет, 2005

2

1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1.Изучение конструктивных схем и рабочего процесса аксиальноплунжерных насосов.

1.2.Знакомство с экспериментальным оборудованием для испытаний аксиально-плунжерных насосов.

1.3.Экспериментальное исследование способов регулирования акси- ально-плунжерного насоса и построение характеристик насоса.

2.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1.Изучить принципы работы аксиально-плунжерного насоса.

2.2.Провести экспериментальное измерение параметров аксиальноплунжерного насоса.

2.3.По экспериментальным данным построить характеристики насоса.

3. АКСИАЛЬНО –ПЛУНЖЕРНЫЕ НАСОСЫ

Аксиально-плунжерные насосы относятся к классу роторнопоршневых гидромашин, имеют высокие технические параметры и широко используются в объёмном гидроприводе. По конструктивным схемам они выполняются с наклонным блоком цилиндров и с наклонным диском. По каждой из этих схем изготавливается большое число конструктивных вариантов регулируемых и нерегулируемых насосов.

На рис. 1, а представлена конструктивная схема аксиальноплунжерного насоса с наклонным диском и плунжерами в качестве вытеснителей. Основным элементом насоса является блок 4 с плунжерами 5, который приводится в движение валом 8 и вращается относительно корпуса (корпус на рисунке не показан). Плунжеры опираются на упорный под-

3

А-А

А

β

β

А

511

β

б

β

Рис. 1 Аксиально-плунжерные насосы: а – с наклонным диском; б – наклонным блоком:

1 – торцевой распределитель; 2, 3 – рабочие камеры; 4 – блок; 5 – плунжеры; 6 – упорный подшипник; 7 – наклонный диск; 8 – ведущий вал; 9 – впускное окно; 10 – выпускное окно; 11 – силовой карданный вал

шипник 6 диска 7, наклоненный под углом β . Важным элементом насоса является неподвижный торцевой распределитель 1 с окнами 9 и 10. Распределитель осуществляет связь рабочих камер насоса с полостью всасывания и нагнетания насоса, т.е. выполняет функцию всасывающего и нагнетательного клапана, которые используются для этой цели в насосах возвратно-поступательного действия. Рабочие камеры 2 и 3 насоса представляют собой объемы внутри блока 4.

При работе насоса плунжеры 5 вращаются вместе с блоком 4 и одновременно скользят вместе с подшипником 6 по наклонному диску 7. За счет диска 7 обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжеров 5 относительно блока 4. Рабочие камеры насоса меняют свой объем от

4

минимального до максимального и обратно, при этом жидкость поступает в рабочую камеру или вытесняется из нее в полость нагнетания через дугообразные окнами 9 и 10.

Аксиально-плунжерный насос с наклонным блоком (рис. 1, б) несколько отличается по конструкции. Главное отличие заключается в том, что у него относительно оси вращения (вала 8) наклонен не диск 7, а блок 4. Из-за наклона блока 4 относительно ведущего вала 8 у большинства насосов такой конструкции имеется карданный вал 11 с шарнирами для передачи вращающего момента от диска 7 на блок 4.

Принципы работы насосов с наклонным блоком и наклонным диском не отличаются друг от друга, но в показанной на рис. 1, б конструкции поршни совершают возвратно-поступательное движение за счет кинематической связи между ними и диском 7. Это отличие не является принципиальным.

Объем рабочей камеры Vo для обеих разновидностей этих насосов равен произведению площади поршня (плунжера) Sп и его рабочего хода l.

Из геометрических соотношений (рис. 1) следует, что для насоса с наклонным диском l = D tgβ а для насоса с наклонным блоком l = D sinβ. Рабочие объемы аксиально-плунжерного насоса с наклонным диском и наклонным блоком определяются соответственно по формулам

Аксиально-плунжерные насосы могут изменять подачу без изменения частоты вращения ведущего вала. Регулирование обеспечивается за счет изменения угла наклона диска 7 (у насоса с наклонным диском, см. рис. 1,а) или угла наклона блока 4 (у насоса с наклонным блоком, см. рис. 1, б).

5

В обоих случаях это приводит к изменению хода вытеснителя и величины рабочего объема насоса (см. формулы (1) и (2)).

Аксиально-плунжерные насосы отличаются сложностью изготовления и, как следствие, большой стоимостью. Они могут создавать давления до 30 – 50 МПа, работать в диапазоне частот вращения (500 – 5000 мин-1). Полный КПД насосов этого типа достигает 0,90 – 0,92, а объемный КПД – 0,95 – 0,98. Аксиально-плунжерные насосы применяются в авиации, машинах для строительных и дорожных работ, а также в сельскохозяйственном машиностроении и станкостроении, где входят в состав гидроприводов возвратно-поступательного и вращательного типов.

Испытания гидромашин проводятся с целью получения характеристик, используемых для расчёта гидравлических систем и анализа их работы.

Для построения характеристики насоса необходимо определение его параметров, среди которых основными являются рабочий объём (подача на оборот приводного вала) Vo , подача насоса Q , частота вращения n , давление p, мощность N , коэффициент полезного действия η.

Характеристикой насоса является зависимость подачи, КПД и мощности от давления при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкости.

4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТРНОЙ УСТАНОВКИ

Установка для испытания насоса (рис. 2) состоит из приводного электродвигателя 4, регулируемого дросселя 10 для создания нагрузки насоса, гидрораспределителя 11 для подключения и подачи жидкости в мерный гидроцилиндр 12, бака с рабочей жидкостью 13, предохранительного клапана 14 и соединительных гидролиний. Для измерения времени служит электросекундомер 5, который включается контактом "А" в начале хода,

6

штоком гидроцилинцра и выключается контактом "Б" в конце хода. Электросекундомер показывает время подачи насосом объема жидкости W, равного объему поршневой полости гцдроцилиндра. При переключении распределителя 11 шток гидроцилиндра возвращается в исходное положе ние. После достижения крайнего положения поршня (верхнего или нижнего) необходимо перевести распределитель в нейтральное положение для осуществления разгрузки насоса.

Для измерения мощности, потребляемой насосом, служит ваттметр 2. Выключение установки производится рубильниками 1 и 3.

Испытуемый аксиально-плунжерный насос является регулируемой гидромашиной (рис.3). Он состоит из блока цилиндров 1, корпуса 2, плунжеров 3, наклонного диска 4, механизма установки угла наклона диска 5, распределительной шайбы 6. Плунжеры 3 поджимаются к диску 4 пружинами, а также осевой составляющей центробежной силы, образующейся за счёт наклона осей цилиндров под углом ϕ = 15° к оси блока.

При вращении блока цилиндров плунжеры перемещаются вдоль оси за счёт контакта с наклонным диском 4 и совершают ход всасывания и ход вытеснения рабочей жидкости. Величина хода изменяется при изменении угла наклона дискаβ, что обеспечивает регулирование подачи насоса.

Регулирование осуществляется вращением регулировочной гайки 5 (рис.3), которая перемещает шток 7,связанный с диском 4.

Рабочая жидкость поступает к цилиндрам и отводится от них через два дугообразных отверстия неподвижной распределительной шайбы 6. Одно отверстие связано с линией всасывания, второе - с линией нагнетания. Перемычки между отверстиями соответствуют верхней и нижней мертвым точкам плунжера.

9

5. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1)Установить насос 6 (см. рис. 2) в режим холостого хода, для чего вращая гайку 8, вывести шток 7 до совмещения риски "0°" с торцем гайки 8;

2)Установить дроссель 10 в положение полного открытия, для чего повернуть его рукоятку против часовой стрелки до упора;

3)Включить рубильник 1 (расположен на стене). При этом будет подано напряжение на стенд, что контролируется вольтметром (220в);

4)Включить рубильник З. При этом будет подано напряжение на электродвигатель 4, и на ваттметре 2 будет измеряться мощность, потребляемая электродвигателем;

5)Установить угол наклона диска насоса 6 β=9° вращением регулировочной гайки 8 до совмещения второй риски на штоке 7 с торцем гайки 8;

6)Установить дросселем 10 давление 0,8 МПа (5 делений шкалы манометра) и включить распределитель 11. Замерить показание ваттметра во время движения штока гидроцилиндра;

7)Занести в протокол испытания время τ, по электросекундомеру и мощность N w , по ваттметру 2;

8)Переключить гидрораспределитель и возвратить шток гидроцилиндра в исходное положение;

9)Повторить п.п. 6, 7, 8,устанавливая дросселем 10 последовательно давления I,6 (10); 2,4 (15); 3,2 (20); 4,0 (25); 4,8 (30) MПa (в скобках указаны деления манометра);

10)Повторить п.п. 6, 7, 8 при углах β =3°; 6°; 12° и давлений 1,6 МПа. Давление регулировать дросселем 10 . Данные занести в протокол испытаний.

11)Выключить рубильники 3 и 1.

После окончания измерений рассчитать и занести в протокол испыта-

10